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Fisica classica/Magnetismo della materia: differenze tra le versioni

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La presenza di materia tranne che per le sostanze [[w:Ferromagnetismo|ferromagnetiche]] e le sostanze [[w:Superconduttore|superconduttrici]] non altera in maniera sensibile il campo di induzione magnetica.
 
Una osservazione sperimantalesperimentale chiara è data dall'effetto di campi di induzione magnetica caratterizzati localmente da forti gradienti, vi sono delle sostanze dette paramagnetiche che subiscono una attrazione dirigendosi, se libere di muoversi, dove il campo è più intenso (tale effetto è molto vistoso nei ferromagneti che sono un caso estremo), mentre altre sostanze vengono respinte allontanandosi da dove il campo è più intenso (diamagneti). I superconduttori vengono vistosamente respinti dal campo magnetico per cui spesso si definiscono diamagneti perfetti. Questo fatto sperimentale è in forte contrasto con l'elettrostatica. Infatti qualsiasi sostanza, sia essa conduttrice o isolante, posta in una regione dove è presente un campo elettrico che varia spazialmente tende a portarsi nella zona dove il campo elettrico è più intenso.
 
Una seconda osservazione riguarda il seguente fatto: una spira percorsa da corrente è caratterizzata dal suo momento di dipolo magnetico <math>\vec m\ </math>, se poniamo tale dipolo magnetico in un campo di induzione magnetica esterno esso si disporrà seguendo le linee del campo, allineando la direzione del dipolo a quella del campo di induzione magnetica (questo comportamento è analogo al comportamento di un dipolo elettrico in un campo elettrico). Il comportamento peculiare è nel fatto che mentre in un dipolo elettrico allineato, il campo tra la carica elettrica negativa e positiva è in direzione opposta a quello del campo elettrico allineante (quindi ne diminuisce l'intensità), un dipolo magnetico non ha una inversione delle linee del campo, quindi se allineato rinforza il campo magnetico allineante. Il comportamento paramagnetico (e in misura più estrema quello ferromagnetico) di alcune sostanze si spiega con l'esistenza di un momento magnetico
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Poichè la differenza di energia tra un dipolo magnetico allineato o in direzione opposta ad un campo magnetico è pari a:
:<math>\Delta E=2|\vec m||\vec B|\ </math>
Tale energia anche se <math>|\vec m|\ </math> ha un valore, relativamente grande (molti magnetoni di Bohr), e <math>|\vec B|\ </math> è molto intenso (qualche Tesla) è di gran lunga inferiore alla energia di agitazione termica <math>k_BT\ </math> a temperatura ambiente. Via via che diminuisce la temaperatura cresce il potere allineante di campi esterni ed a temperature molto basse si può avere che un numero significativo di dipoli è orientato nella direzione del campo quasi indipendentemente dalla sua intensità, si raggiunge cioè una specie di saturazione. Tale comportamentosaturazione non vinesi esibitotrova dalle nelle sostanze dielettriche, che anche se hanno un momento di dipolo elettrico intrinseco elevato e la grandezza <math>\Delta E=2|\vec p||\vec E|\ </math> a qualsiasi temperatura, in cui siano liberi di orientarsi, mai diviene paragonabile a <math>k_BT\ </math>.
 
in quanto la grandezza <math>\Delta E=2|\vec p||\vec E|\ </math> è difficile che sia maggiore di
La spiegazione del diamagnetismo è più sottile, dipende infatti da quella che va sotto il nome di
<math>\Delta E=2|\vec m||\vec B|\ </math> con i dipoli naturali ed i campi che si possono avere nei mezzi e quindi non si raggiunge mai la condizione di saturazione.
[[w:Frequenza_di_Larmor|precessione di Larmor]]. Gli elettroni in un atomo anche se in numero pari hanno un momento magnetico dovuto al moto orbitale. In [[w:meccanica quantistica|meccanica quantistica]] la '''precessione di Larmor''' è la [[w:Precessione|precessione]] dei momenti magnetici degli elettroni in un atomo attorno alla direzione di un campo magneticoesterno omogeneo. La precisione è un caratteristico moto dei sistemi rigidi ruotanti, in cui alla rotazione attorno attorno attorno ad un asse del corpo rigido, si sovrappone una rotazione dell'asse stesso di rotazione: il moto di una [[w:Trottola|trottola]] è un esempio tipico di tale moto.
Tale moto dell'asse di rotazione, genera un ulteriore momento magnetico che si oppone al campo magnetico esterno riducendolo. Questo fenomeno è alla base del diamagnetsmo della materia. Tale effetto è molto piccolo ma presente in tutti gli atomi. Tale fenomeno dipende, per quanto detto precedentemente, dal numero di elettroni presenti e non dipende dalla temperatura: quindi a temperatura alta tutte le sostanze sono diamagnetche, in quanto gli effetti paramagnetici se presenti tendo a scomparire.
 
I superconduttori si comportano nei confronto del magnetismo in maniera particolare.
 
Infatti potremmo definire una permeabilità magnetica relativa analoga ad <math>\epsilon_r\ </math> in maniera tale che il campo di un solenoide sia:
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